O que é a eletricidade estática e como é gerada?

A eletricidade estática refere-se à acumulação de carga eléctrica na superfície de um objeto. As cargas estáticas são normalmente geradas das três formas seguintes:

1. Atrito
2. Dois objectos esperneiam após contacto
3. Indução eletrostática

Quase todos os objectos no posto de trabalho podem gerar eletricidade estática, como por exemplo

• Objectos móveis: Carrinhos de mão e cadeiras
• Materiais: Fita adesiva, caixas de reviravolta e outros artigos utilizados para manuseamento de materiais
• Vestuário: luvas, panos utilizados em salas limpas, calçado e vestuário normal
• Componentes do posto de trabalho: Superfícies da bancada de trabalho, monitores de computador CRT, ferramentas manuais, papel, cadernos, pastas e canetas
• Infra-estruturas: Paredes, chão e garrafas de álcool
• Embalagem: plástico normal, papel e cartão.

O que é que ESD significa?

ESD significa Descarga Eletrostática, que é o fluxo súbito de eletricidade entre dois objectos eletricamente carregados, causado por contacto, curto-circuito elétrico ou rutura dieléctrica. Quando este processo de transferência de carga eletrostática é suficientemente forte, pode danificar componentes e produtos.

Factores que influenciam a criação de eletricidade estática

A produção de eletricidade estática é influenciada por vários factores. Compreender estes factores é essencial para gerir eficazmente a ESD.

• Condutividade do material: A condutividade dos materiais tem um impacto direto na produção de eletricidade estática. Os materiais condutores e as substâncias antiestáticas produzem uma carga estática mínima, enquanto os materiais isolantes geram uma eletricidade estática significativa.
• Humidade relativa: A humidade relativa do ambiente exerce uma influência substancial na produção de eletricidade estática. Uma humidade relativa mais elevada, indicativa de uma atmosfera húmida, leva a uma menor produção de carga estática e a menos problemas de ESD. Inversamente, uma humidade relativa mais baixa amplifica os problemas de ESD ao promover uma maior produção de eletricidade estática.

Humidade relativa ambiente	10-20% RH	40-50% RH	70-90% RH
andar no tapete	35000V	8000V	1500V
andar no chão ESD com sapatos normais sem correia de pulso	10000V	4000V	200V
andar num piso ESD com Sapatos e pulseira ESD	50V	10V	0V
Materiais de isolamento de fricção	4000V	1500V	300V

• Impacto do movimento: Andar no chão gera mais eletricidade estática do que ficar parado, o que sublinha a importância do movimento na acumulação de carga estática.
• Medidas de controlo ESD: A utilização de Pavimento ESDCalçado de proteção ESD, braçadeira ESD, Testador combinado ESD , Torniquete ESD e outros equipamentos de proteção são altamente eficazes para minimizar a eletricidade estática gerada pelo homem.

Para compreender como é que as ESD são criadas e como é que danificam os componentes e os produtos, temos de aprender a parte mais importante.Como gerir e prevenir a ESD ?

As propriedades electrostáticas de diferentes materiais

A magnitude da eletricidade estática varia em função do material. Todos os objectos podem gerar eletricidade estática e os fenómenos induzidos pela eletricidade estática podem ser muito diferentes consoante o objeto, o que está relacionado com a condutividade do material correspondente.

Materiais condutores, isolantes e dissipativos

Com base na condutividade eléctrica, os materiais são normalmente classificados em três tipos: condutores, materiais dissipativos e isoladores. Em ESD ADV 1.0Para estas três categorias, as definições específicas de resistividade de superfície e de volume são apresentadas de seguida. Para os materiais incertos, um medidor de resistência de superfície podem ser utilizados para medir a sua resistividade superficial ou volumétrica.

	Resistência de superfície/resistência de volume
Materiais condutores	＜1.0 × 104 ohms
Materiais dissipativos	≥1.0 × 104 ohms e ＜1,0 × 1011 ohms
Materiais isolantes	≥1.0 × 1011 ohms

Quando dois objectos entram em contacto, é gerada eletricidade estática, independentemente de os objectos serem condutores ou isolantes. No entanto, existem diferenças na natureza da eletricidade estática gerada entre condutores e isoladores.

A Dissipação da Eletricidade Estática em Materiais Condutores

Quando um objeto condutor fica carregado, continuará a manter essa carga, a menos que seja tomada alguma medida. A ação que pode restaurar instantaneamente o objeto para um estado neutro, não carregado, é a "ligação à terra".

A ligação à terra refere-se à ligação do objeto condutor carregado à terra (solo). A terra é um corpo condutor grande e estável que pode atuar como um reservatório de carga. Ao ligar o objeto à terra, forma-se um caminho condutor que permite a dissipação da carga do objeto.

Para um objeto com carga positiva, a ligação à terra permite que as cargas negativas da terra sejam fornecidas ao objeto. Para um objeto com carga negativa, a ligação à terra fornece um caminho para que as cargas negativas fluam para a terra. Através do processo de ligação à terra, o objeto é capaz de fazer a transição para um estado estável e não carregado.

A dissipação da eletricidade estática em materiais isolantes

No caso dos isoladores, a dissipação da eletricidade estática é diferente da dos condutores. Uma vez que os isoladores são maus condutores, mesmo que estejam ligados à terra, a eletricidade estática acumulada não conseguirá escoar-se facilmente.

A Dissipação da Eletricidade Estática em Materiais Dissipativos

Os materiais dissipativos têm valores de resistividade que se situam entre os isolantes e os condutores. Embora os electrões possam fluir através dos materiais dissipativos, o seu movimento é regido pela resistividade da superfície ou do volume dos materiais. A taxa de transferência de carga nestes materiais é visivelmente mais rápida do que nos isoladores, mas mais lenta do que nos condutores.

Evento ESD

Os eventos ESD incluem três cenários: a descarga de um condutor carregado (incluindo o corpo humano) para um item suscetível de descarga eletrostática (ESDS), a transferência de carga do ESDS para um condutor e as transferências de carga resultantes de campos electrostáticos. Cada um destes cenários pode potencialmente danificar ou destruir componentes electrónicos, conduzindo a falhas em dispositivos e sistemas.

Como é que as descargas electrostáticas danificam os componentes?

Quando uma carga estática substancial se move rapidamente entre um objeto (seja uma pessoa ou uma máquina) com um potencial variável e um produto, induz uma corrente elevada num curto espaço de tempo, ultrapassando o nível de corrente tolerável do produto. Isto pode ter consequências graves, como danos no circuito, tornando o produto inutilizável. Em casos menos graves, pode levar ao sobreaquecimento e à deterioração do circuito, afectando, em última análise, a longevidade e a fiabilidade do produto.

A descarga eletrostática (ESD) é um fenómeno generalizado que nos rodeia, sendo que o corpo humano só é capaz de detetar ESD a níveis superiores a 3000 volts. Surpreendentemente, as descargas electrostáticas na gama de apenas 100 a 500 volts podem danificar Dispositivos sensíveis a ESD. O que agrava a questão é que apenas 10% dos casos de falha imediata de componentes são detectáveis na fábrica, enquanto 90% dos potenciais defeitos que podem levar à deterioração destes dispositivos sensíveis continuam a ser difíceis de descobrir durante o processo de fabrico. Este desequilíbrio evidencia a razão pela qual controlo abrangente de ESD para o fabrico de produtos electrónicos torna-se crucial.

Para proteger os produtos contra danos provocados por descargas electrostáticas (ESD), é necessário estabelecer uma Programa de controlo ESD.

Como evitar as descargas electrostáticas?

• Ligação à terra: Ligar o pessoal e o equipamento a um ponto de terra comum para neutralizar as cargas estáticas. Utilize correias de pulso, calçado ou pavimento condutor ligados à terra para direcionar as cargas em segurança para a terra.
• Materiais seguros para ESD: Utilizar materiais condutores ou dissipativos (por exemplo, superfícies de trabalho anti-estáticas, recipientes) para evitar a acumulação de cargas. Evitar materiais isolantes como plásticos normais ou tecidos não tratados.
• Controlo da humidade: Manter a humidade relativa entre 40-60% para reduzir a acumulação de estática. O ar seco aumenta a produção de carga.
• Proteção pessoal: Usar vestuário seguro contra ESD (por exemplo, batas, luvas) e evitar movimentos rápidos ou o contacto com superfícies não protegidas.
• Controlos diários: Utilização Testador de ligação à terra para pessoal ESD verificar diariamente os dispositivos de proteção individual (por exemplo, correias de pulso, calçado) para garantir o seu bom funcionamento e ligação à terra.
• Manuseamento de componentes: Armazene e transporte componentes sensíveis à estática em embalagens blindadas (por exemplo, sacos metalizados, espuma condutora). Utilizar ionizadores para neutralizar cargas em superfícies isolantes.
• Áreas protegidas por ESD (EPAs): Designar zonas com sistemas de ligação à terra, ferramentas anti-estáticas e sinalização. Restringir a entrada de artigos isolantes não essenciais (por exemplo, chávenas de café, papel) nas EPAs.
• Formação e conformidade: Educar o pessoal sobre os riscos e protocolos ESD, incluindo as principais normas, tais como ANSI/ESD S20.20 e IEC-61340-5-1.

Ao combinar estas medidas, as cargas estáticas são controladas, minimizando os riscos de ESD para componentes sensíveis.